Ақ металдың сырғымалы мойынтіректері — Баббит қорытпаларының өнімділігі туралы терең талдау есебі

Ақ металдың сырғымалы мойынтіректері — Баббит қорытпаларының өнімділігі туралы терең талдау есебі

Аннотация: 

Бұл есеп қолданылатын әртүрлі Баббит қорытпаларының өнімділік сипаттамаларына, қолдану сценарийлеріне, экономикалық пайдасы мен практикалық жағдайларына терең талдау ақ металды мойынтіректерде жасайды . арналған негізгі материал ретінде Жылжымалы мойынтіректерге , Babbitt қорытпасы үйкеліске қарсы тамаша қасиеттеріне, жүк көтергіштігіне және апатты жағдайда жұмыс істеу сипаттамаларына байланысты ауыр жүктемеде, жоғары жылдамдықта, дәлдікте және ерекше жұмыс жағдайында таптырмас артықшылықтарды ұсынады. Ғылыми таңдау және қолдану арқылы Babbitt қорытпасы жабдықтың сенімділігін айтарлықтай арттырады, техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады және қызмет мерзімін ұзартады.

I. Баббит қорытпаларының микроқұрылымы және өнімділік механизмі

A. Металлографиялық құрылым сипаттамалары, Баббит қорытпаларының тамаша қасиеттері олардың бірегей микроқұрылымынан туындайды:

1. Қалайы негізіндегі Баббит қорытпаларының типтік микроқұрылымы:

   ①Қатты фаза (жүк көтеретін қаңқа): SbSn, Cu₆Sn₅

   ②Soft Matrix (Үйкеліске қарсы орта): α қатты ерітінді (Sn-Sb қатты ерітінді), ол үйкеліске қарсы тамаша қасиеттерді қамтамасыз етеді және үйкеліс процесі кезінде майлау қабығын құрайды.

2. Қорғасын негізіндегі Баббит қорытпаларының типтік микроқұрылымы: 

   ①Қатты фаза (жүк көтеретін қаңқа): SbSn, Cu₂Sb  

   ②Жұмсақ матрица (үйкеліске қарсы орта): Pb-Sb қатты ерітіндісі, құрамында Sn аз мөлшері бар қорғасынға бай фазасы бар.

B.Меншіктің қалыптасу механизмі

Баббит қорытпасының қасиеттерінің қалыптасуының негізгі механизмдері келесідей:

1. Жүк көтергіш механизм: Қатты фаза негізгі жүктемені көтеру үшін жүк көтергіш қаңқаны құрайды.

2. Үйкеліске қарсы механизм: жұмсақ матрица үздіксіз майлау пленкасын қалыптастыру үшін үйкеліс процесі кезінде пластикалық деформацияға ұшырайды.

3. Енгізу механизмі: Жұмсақ матрица журналды қорғау үшін бөгде қатты бөлшектерді енгізе алады.

4. Сәйкестік механизмі: материал кішігірім деформацияларды және біліктің сәйкессіздігін сақтай алады.

5. Төтенше жағдайда жұмыс істеу механизмі: Майдың қысқа мерзімді ашығуы кезінде жұмсақ матрица уақытша майлауды қалыптастыру үшін еріп кетеді.

II. Негізгі Баббит қорытпаларының өнімділігін салыстыру – физикалық қасиеттері

A. Физикалық қасиеттері

Өнімділік индексі	SnSb11Cu6	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4	PbSb15Sn10	PbSb10Sn6
Тығыздығы (г/см³)	7.38	7.34	7.28	10.1	9.8
Балқу температурасы (°C)	240-260	230-250	220-240	260-280	240-260
Сызықтық кеңею коэффициенті (10⁻⁶/°C)	23	24	25	29	27
Жылу өткізгіштік (Вт/м·К)	50.2	52.1	54.3	35.6	38.2
Меншікті жылу көлемі (Дж/кг·К)	226	228	230	130	140
Электр кедергісі (μΩ·m)	0.145	0.142	0.138	0.210	0.195

B. Механикалық қасиеттерді салыстыру

Өнімділік индексі	SnSb11Cu6	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4	PbSb15Sn10	PbSb10Sn6
Brinell қаттылығы HB	30-35	25-30	20-25	22-28	18-24
Қысу күші (МПа)	≥120	≥100	≥80	≥90	≥75
Ұзарту күші (МПа)	90-110	75-90	60-75	65-80	55-70
Ұзарту (%)	6-9	8-12	10-15	4-7	6-10
Серпімділік модулі (GPa)	52	50	48	28	30
Шаршау шегі (МПа)	45	40	35	30	25

C. Үйкеліс өнімділігі

Жұмыс шарттары	SnSb11Cu6	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4	PbSb15Sn10	PbSb10Sn6
Бастапқы үйкеліс коэффициенті	0,12-0,15	0,10-0,13	0,08-0,11	0,15-0,18	0,13-0,16
Жұмыс үйкеліс коэффициенті	0,005-0,008	0,004-0,007	0,003-0,006	0,008-0,012	0,006-0,010
Шекаралық майлау	0,08-0,12	0,07-0,10	0,06-0,09	0,12-0,16	0,10-0,14
Құрғақ үйкеліс	0,25-0,35	0,22-0,32	0,20-0,30	0,30-0,40	0,28-0,38

D. Меншікті кию

Киім түрі	Қалайы негізіндегі қорытпалардың өнімділігі	Қорғасын негізіндегі қорытпалардың өнімділігі	Оңтайландыру шарасы
Жабысқақ тозуы	Өте жақсы (адгезияға бейімділігі төмен)	Жақсы	Бетінің әрлеуін жақсарту
Абразивті тозу	Жақсы (қатты фазаға төзімді)	Орташа	Майлауды және сүзуді жақсартыңыз
Шаршау тозуы	Өте жақсы (шаршау шегі жоғары)	Жақсы	Жүктемені бөлуді оңтайландыру
Коррозиялық тозу	Өте жақсы (коррозияға төзімді)	Беттік өңдеуді қажет етеді	Сәйкес қорытпаны таңдаңыз
Тозу тозуы	Жақсы	Орташа	Үйлестіру дәлдігін жақсарту

E. Жылулық бейімделушілік

Температура диапазоны	SnSb11Cu6	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4	PbSb15Sn10	PbSb10Sn6
Ең төменгі жұмыс температурасы	-50°C	-60°C	-70°C	-40°C	-50°C
Оңтайлы жұмыс температурасы	60-100°C	50-90°C	40-80°C	70-110°C	60-100°C
Максималды жұмыс температурасы	150°C	140°C	130°C	160°C	150°C
Қысқа мерзімді төзімділік температурасы	180°C	170°C	160°C	200°C	190°C

F.Медиа үйлесімділігі

Жұмыс ортасы	Қалайы негізіндегі қорытпалардың үйлесімділігі	Қорғасын негізіндегі қорытпалардың үйлесімділігі	Қорғау процедуралары
Тұщы су	Өте жақсы	Жақсы	Арнайы қорғаныс қажет емес.
Теңіз суы	Өте жақсы	Беттік өңдеуді қажет етеді	Гальванизацияланған немесе қапталған
Минералды май	Өте жақсы	Өте жақсы	Стандартты майлау
Синтетикалық май	Өте жақсы	Жақсы	Үйлесімділікке назар аударыңыз
Қышқыл-негіз ерітіндісі	Жақсы (PH 4 - 10)	Шектеулі	Коррозияға төзімді қорытпаларды таңдаңыз
Бу	Жақсы	Орташа	Тығыздауды күшейту

III. Қолданбаны таңдау бойынша нұсқаулық және ұсыныстар

Әртүрлі жұмыс жағдайларындағы мойынтіректердің өнімділігіне қойылатын талаптарды қанағаттандыру үшін әртүрлі өнеркәсіптік сценарийлер үшін нақты таңдау негізін қамтамасыз ететін екі негізгі өлшемді - жүктеме жылдамдығын және қоршаған ортаның дәлдігін біріктіру арқылы Ақ металдан жасалған мойынтіректерді (Баббит қорытпасынан жасалған мойынтіректер) стандартталған таңдау жүйесі орнатылған:

A. Жүктеу жылдамдығын таңдау

Жүктеме жағдайлары Жылдамдық ауқымы	Төмен жылдамдық (<500 айн/мин)	Орташа жылдамдық (500 - 1500 айн/мин)	Жоғары жылдамдық (>1500 айн/мин)
Ауыр жүктеме (>30МПа)	SnSb11Cu6PbSb15Sn10	SnSb11Cu6	SnSb11Cu6
Орташа жүктеме (15 - 30 МПа)	SnSb8Cu4PbSb10Sn6	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4
Жеңіл жүктеме (<15МПа)	SnSb4Cu4	SnSb4Cu4	SnSb4Cu4

B.Environment - дәлдікпен таңдау

Қоршаған орта жағдайлары Дәлдік талаптары	Жалпы дәлдік (±0,1 мм)	Дәлдік (±0,05мм)	Жоғары дәлдік (±0,02мм)
Коррозиялық орта	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4	SnSb4Cu4
Жоғары температуралы орта	SnSb11Cu6	SnSb11Cu6	SnSb11Cu6
Қоршаған орта температурасы Таза орта	PbSb10Sn6	SnSb8Cu4	SnSb4Cu4
Экономикалық қосымшалар	PbSb15Sn10	PbSb10Sn6	SnSb8Cu4

C. Энергетика және энергетика өнеркәсібі (бу турбиналары, гидротурбиналар, генераторлар, сорғылар)

а.Үлкен бу турбиналық мойынтіректері

①Ұсынылатын қорытпа: SnSb11Cu6 (жоғары жүк көтергіштігі, жоғары жылдамдықтағы жағдайларға жарамды)

②Жұмыс параметрлері: Жұмыс жүктемесі 25–35 МПа, жұмыс жылдамдығы 1500–3000 айн/мин

③Құрылымдық дизайн: Мойынтірек қабырғасының қалыңдығы 3–5 мм; толық аумақты майлауды қамтамасыз ету үшін май беру үшін біріктірілген айналмалы және осьтік май ойықтарын қабылдау

b. Гидротурбиналық подшипниктер

①Ұсынылатын қорытпа: SnSb8Cu4 (орташа жүк көтергіштігі, орташа-төмен жылдамдыққа жарамды)

②Жұмыс параметрлері: Жұмыс жүктемесі 15–25 МПа, жұмыс жылдамдығы 75–600 айн/мин

③Құрылымдық дизайн: Мойынтірек қабырғасының қалыңдығы 4–6 мм; сумен майлау үйлесімділігіне сай болуы және коррозияға қарсы арнайы өңдеуден өтуі керек

D. Кеме жасау және мұхит техникасы (винттер, руль жүйелері, палуба машиналары)

Теңіз суының коррозиясы, ауыр жүктеме әсерінен әсер ету және суды майлау сияқты қатал жұмыс жағдайларына негізгі бейімделу, келесідей құрамдастарды таңдау:

a.Теңіз құйрықты білігінің мойынтіректері

①Жұмыс шарттары: теңіз суымен майлау, жоғары коррозия, үздіксіз жұмыс

②Ұсынылатын қорытпа: SnSb8Cu4 (коррозияға төзімділікке басымдық беру)

③Техникалық талаптар: 0,05–0,1 мм қаңылтырмен қаптау; су ойығын салқындату жүйесімен жабдықталған; биологиялық тіркемелерді қорғау шараларын қосыңыз

b. Руль жүйесінің мойынтіректері

①Жұмыс шарттары: Төмен жылдамдық, ауыр жүктеме, соққы жүктемелері

②Ұсынылатын қорытпа: SnSb11Cu6 (ауыр жүктемеге төзімділік)

③Техникалық талаптар: Қабырғаның қалыңдығын ұлғайту және соққыға төзімді құрылымдық дизайнды қабылдау; майлау жүйесін нығайту

④Жалпы таңдау: бұрандалар/палубалық машиналар үшін SnSb8Cu4 (коррозияға төзімді) таңдалады; ауыр жүктеме жағдайлары үшін SnSb11Cu6 таңдалады.

E. Ауыр машина жасау өнеркәсібі (тау-кен, металлургия, құрылыс машиналары)

Соққы жүктемелері, шаң, жоғары температура және ауыр жүктемелер сияқты ауыр жұмыс жағдайларына бейімделген:

a. Шахталық ұсақтағыш мойынтіректері

①Жұмыс шарттары: Күшті соққы жүктемелері, шаңды орта

②Ұсынылатын қорытпа: PbSb15Sn10 (үнемді, соққыға төзімді)

③Техникалық талаптар: шығындарды азайту үшін құрылымды оңтайландыру; шаң өткізбейтін тығыздау және майлау сүзгілеу жүйелерін нығайту

b. Болат прокат станының мойынтіректері

①Жұмыс шарттары: Жоғары температура, үздіксіз ауыр жүктемелер

②Ұсынылатын қорытпа: SnSb11Cu6 (жоғары температураға төзімді, жоғары жүк көтергіштігі)

③Техникалық талаптар: температураға төзімді құрылымдық дизайнды қабылдау; мәжбүрлі салқындату жүйесін конфигурациялаңыз және жоғары температуралы арнайы майлау материалын қолданыңыз

F.Precision Manufacturing Industry (дәл станоктар, өлшеуіш аспаптар, жартылай өткізгіш жабдықтар)

Негізгі талаптар ретінде төмен үйкеліс, жоғары дәлдік, төмен қаттылық және тұрақты жұмыс:

a.Дәл тегістеуіш шпиндельді мойынтіректері

①Жұмыс шарттары: Жоғары жылдамдық, өте жоғары дәлдік

②Ұсынылатын қорытпа: SnSb4Cu4 (төмен қаттылық, төмен үйкеліс)

③Техникалық талаптар: Білік диаметрінің 0,05–0,08% қондыру аралығы; тірек жүйесі: тұрақты температурадағы майлау жүйесі

b. Координаталық өлшеуіш машинаның бағыттаушылары

①Жұмыс шарттары: Төмен жылдамдықтағы дәлдіктегі қозғалыс, өте төмен үйкеліс

②Ұсынылатын қорытпа: SnSb4Cu4

③Техникалық талаптар: Алдын ала жүктемені дәл бақылау, жоғары сапалы тазалық стандарттарын енгізу

IV. Экономикалық пайданы терең талдау

A. Домалау мойынтіректері мен ақ металды мойынтіректердің әртүрлі өлшемдер бойынша шығындар құрамын бөлуді салыстыру:

Шығындар кластары	Домалау мойынтіректерінің үлесі	Ақ металл мойынтіректердің үлесі	Вариациялық талдау
Сатып алудың бастапқы құны	100%	60-80%	20-40% азайту
Орнату және іске қосу шығындары	100%	70-90%	10-30% азайту
Операциялық энергияны тұтыну құны	100%	85-95%	5-15% азайту
Техникалық қызмет көрсету және ұстау шығындары	100%	30-50%	50-70% азайту
Қосалқы бөлшектердің инвентарлық құны	100%	40-60%	40-60% азайту
Тоқтау уақытының жоғалу құны	100%	30-40%	60-70% азайту
Қалдықтарды қайта өңдеуге кететін шығын	100%	20-30%	70-80% азайту

B. Энергияны тұтынуды салыстыру деректері    

Жұмыс жағдайы	Домалау подшипниктерінің энергия шығыны	Ақ металл подшипниктердің энергия шығыны	Энергия үнемдеу коэффициенті
Инициализация кезеңі	100%	85%	15%
Номиналды операция	100%	92%	8%
Жартылай жүктеме	100%	88%	12%
Айнымалы жұмыс жағдайы	100%	90%	10%

C. Техникалық қызмет көрсету жиілігін салыстыру   

Техникалық қызмет көрсету жобасы	Домалау мойынтіректерінің жиілігі	Ақ металды мойынтіректердің жиілігі	Кеңейту факторы
Кәдімгі тексеру	Аптасына бір рет	Айына бір рет	4 рет
Майлауды ауыстыру	Әр үш ай сайын	Әр он екі ай сайын	4 рет
Жағдай мониторингі	Әр ай сайын	Маусыма бір рет	3 рет
Профилактикалық қызмет көрсету	Әр алты ай сайын	Жиырма төрт ай сайын	4 рет
Күрделі жөндеу кезеңі	Екі жыл сайын	Әр бес жыл сайын	2,5 есе

D. Сәтсіздік деңгейін салыстыру

Сәтсіздік түрі	Домалау подшипниктерінің MTBF	Ақ металл подшипниктерінің MTBF	Сенімділікті арттыру
Шаршау сәтсіздігі	20 000 сағат	50 000 сағат	2,5 есе
Тозу сәтсіздігі	15 000 сағат	40 000 сағат	2,7 есе
Майлаудың бұзылуы	10 000 сағат	30 000 сағат	3,0 есе
Орнату сәтсіздігі	25 000 сағат	60 000 сағат	2,4 есе
Жалпы MTBF	17500 сағат	45 000 сағат	2,6 есе

E. Ресурстарды үнемдеу

Ресурс түрі	Домалау подшипниктерінің шығыны	Ақ металдан жасалған мойынтіректерді тұтыну	Жинақтау коэффициенті
Болат тұтыну	100%	60%	40%
Майды тұтыну	100%	40%	60%
Қосалқы бөлшектерді тұтыну	100%	30%	70%
Қаптама материалы	100%	50%	50%
Көлік энергиясының шығыны	100%	70%	30%

Ақ металдан жасалған мойынтіректер бүкіл өмірлік циклі бойынша шығындарды жан-жақты оңтайландыруға қол жеткізеді : олар сатып алу кезеңінде бастапқы инвестицияларды тікелей азайтып қана қоймайды, сонымен қатар пайдалану және техникалық қызмет көрсету (O&M), қуат тұтыну және тоқтап қалу сияқты ұзақ мерзімді жасырын шығындарды күрт төмендетеді. Әсіресе ауыр жүктемелерді, әсерлерді және үздіксіз жұмысты қамтитын өнеркәсіптік сценарийлерде олардың құнының артықшылығы кәсіпорындар үшін ұзақ мерзімді, тұрақты экономикалық пайданы құра отырып, жабдықтың қызмет ету мерзіміне қарай ұлғая береді.

Қосымша:

Қытайлық сорт GB/T 1174/8740	ISO халықаралық стандарты	Американдық ASTM	орыс ГОСТ	Қорытпа түрі
ZChSnSb11-6（SnSb11Cu6）	ISO 4381	ASTM B23	Б83	Қалайы негізінде
ZChSnSb8-4（SnSb8Cu4）	ISO 4381	ASTM B23	Б88	Қалайы негізінде
ZChSnSb4-4（SnSb4Cu4）	ISO 4381	ASTM B23	Б89	Қалайы негізінде
ZChPbSb15-10（PbSb15Sn10）	ISO 4382	ASTM B23	Б16	Қорғасын негізінде
ZChPbSb10-6（PbSb10Sn6）	ISO 4382	ASTM B23	Б10	Қорғасын негізінде

Авторлық құқық туралы ескерту